【C语言】内联函数总结

内联函数定义

inline关键字是C99标准的型关键字，其作用是将函数展开，把函数的代码复制到每一个调用处。这样调用函数的过程就可以直接执行函数代码，而不发生跳转、压栈等一般性函数操作。可以节省时间，也会提高程序的执行速度。

为什么需要内联函数

在C语言中，如果一些函数被频繁的调用，不断地用函数入栈，即函数栈，则会造成栈空间或者栈内存的大量消耗，为了解决这个问题，特别的引入了inline关键字，表示为内联函数。

栈空间指的是函数内数据的内存空间，在一个系统下，栈空间的资源是有限的，假如频繁大量的使用就会因栈空间的不足而导致出错，函数的死循坏递归调用的最终结果就是导致栈内存空间的枯竭。

#include <stdio.h>
//函数定义为inline即:内联函数
inline char* dbtest(int a) {return (i % 2 > 0) ? "奇" : "偶";
} int main()
{int i = 0;for (i=1; i < 100; i++) {printf("i:%d    奇偶性:%s /n", i, dbtest(i));    }
}

上面的例子就是标准的内联函数的用法，使用inline修饰带来的好处我们表面看不出来，其实，在内部的工作就是在每个for循环的内部任何调用dbtest(i)的地方都换成了(i % 2 > 0) ? "奇" : "偶"，这样就避免了频繁调用函数对栈内存重复开辟所带来的消耗。

内联函数注意事项

1. 关键字inline必须与函数的定义体放在一起，才能使函数成为内联函数，仅仅将inline放在函数声明前面不起作用

如下风格的函数fun则成为内联函数：

void fun(int x, int y);
inline void fun(int x, int y)  //inline与函数的定义放在一起
{}

2. 关键字inline的使用是有所限制的

inline只适合函数体内代码比较简单的函数使用，不能包含复杂的结构控制语句，例如while、switch，并且内联函数本身不能是直接递归函数（函数内部调用自己的函数）。

3. inline仅是一个对编译器的建议

inline函数仅仅是一个对编译器的建议，所以最后能否真正内联，看编译器的意思，它如果认为函数不复杂，能在调用点展开，就会真正内联，并不是说声明了内联就会内联，声明内联只是一个建议而已。

4. 建议：inline函数的定义放在头文件中

其次，因为内联函数要在调用点展开，所以编译器必须随处可见内联函数的定义，要不然就成了非内联函数的调用了。所以，这要求每个调用了内联函数的文件都出现了该内联函数的定义。

因此，将内联函数的定义放在头文件里实现是合适的，省却你为每个文件实现一次的麻烦。

声明跟定义要一致：如果在每个文件里都实现一次该内联函数的话，那么，最好保证每个定义都是一样的，否则，将会引起未定义的行为。如果不是每个文件里的定义都一样，那么，编译器展开的是哪一个，那要看具体的编译器而定。所以，最好将内联函数定义放在头文件中。

5. static和inline联合使用

static是静态修饰符，由其关键字修饰的变量会保存到全局数据区，对于普通的局部变量或者全局变量，都是由系统自动分配内存的，并且当变量离开作用域的时候释放掉，而使用static关键字来修饰，只有当程序结束时候才会释放掉，使用static inline修饰时，函数仅在文件内部可见，不会污染命名空间，另外，函数在运行过程中也会分配内存空间，但是由于static的存在，就和修饰变量类似，它只会开辟一块内存空间。

内联函数优缺点

1. 普通函数在调用过程中，会对寄存器中内容进行上下文切换（push和pop操作），而内联函数则不需要，所以普通函数相比内联函数，耗时要多一些。

2. 当函数使用次数比较多的时候，内联函数在每个调用的地方都会被展开，所以导致固件大小会变大，同一段代码会多次重复出现在固件中。而普通函数则没有此问题，不管调用的函数的次数多少，函数在固件中均只占用一处，空间利用率较高。inline函数其实就是空间换时间

inline 和宏的区别

虽然inline函数和带参数的宏很像，但是在使用方法上和宏还是有很大区别的：

	inline()函数	带参数的宏
展开的时机	在编译的时候展开，因此inline关键字是一个编译关键字	在预处理时展开，因此#define关键字是一个预处理关键字
参数类型检查	inline()函数是一中函数，会进行严格的参数类型检查	不会检查参数类型，只是做简单的字符串替换，因此在使用带参数的宏时会有一些副作用，编写程序是要人为预防
是否允许有复杂语句	不允许出现复杂语句，如果出现复杂语句，该函数将不会展开，例如递归，大型循环等	对此不做要求。宏只是做字符串替换操作，而不了解语句的含义
是否一定被展开	不一定，是否展开由编译器决定	一定，只要使用了宏就可以保证被展开
接口封装	是	否
是否支持调试	是	否

总结

1. 内联函数相比宏函数，会进行语法检查。宏函数是在预处理阶段生效，内联函数是在编译阶段进行语法检查然后替换。

2. 内联函数相比普通函数，少了上下文切换的步骤所以执行会更快一些。

3. 内联函数被多次调用，会使固件大小膨胀，内联函数的高速是以空间来换时间。

4. 内联函数不可递归。

5. 如果函数内容太过于复杂，编译器会忽略inline关键字，把他当成普通函数来处理。

本文参考

https://zhuanlan.zhihu.com/p/448262183

https://zhuanlan.zhihu.com/p/50812510

https://cloud.tencent.com/developer/article/2224955